이미지 크레디트 : Stanford
타임머신으로 지구 탄생까지 46 억 년이 걸릴 수 있다면, 태양이 오늘날보다 20 ~ 25 % 더 밝게 비추는 것을 볼 수 있습니다. 지구의 온실이 없으면 태양의 에너지를 포착하고 대기를 따뜻하게하지 않으면 세상은 회전하는 얼음 덩어리가됩니다. 인생은 결코 진화하지 않았을 것입니다.
그러나 생명이 진화했기 때문에 지구를 따뜻하게하기 위해 온실 가스가 있어야했습니다. 지질 학적 기록에 의하면 온실 가스 이산화탄소가 풍부하다는 증거가 있습니다. 메탄도 있었을 지 모르지만 그 온실 가스는 확실하게 감지 할 수있는 지질 학적 발자국을 충분히 남기지 않습니다. 분자 산소는 주변에 없었습니다. 철 산화물 대신 철 탄산염을 함유 한 시대의 암석을 나타냅니다. 증발로 형성된 흐르는 물줄기, 액체 바다 및 미네랄의 돌 지문은 30 억 년 전에 지구가 액체 물에 충분히 따뜻했음을 확인시켜줍니다.
지구의 가장 오래된 암석에서 밝혀진 지질 학적 기록은 온실의 붕괴와 그에 따른 재생에 대한 놀라운 이야기를 들려줍니다. 그러나 지질학 저널 5 월 25 일호에서 이러한 발견을보고 한 스탠포드 과학자들은 초기 대기의 진화에서 암석이 중요한 역할을했다고 놀랍습니다.
"이것은 우리가 초기 대기, 초기 기후 및 초기 대륙 진화가 어떻게 진행되었는지에 대한 그림을 모으기 위해 처음 시도한 것"이라고 지질 및 환경 과학 교수 인 Donald R. Lowe는 말했다. 초기 생을 조사하는 대학원생 Michael M. Tice와의 논문. NASA의 Exobiology Program은 그들의 작업에 자금을 지원했습니다. 지질 학적 과거에 기후와 대기는 대륙의 발전에 크게 영향을 받았다”고 말했다.
바위의 기록
초기 대기가 어떻게 생겼으며 어떻게 진화했는지에 대한 지질 학적 단서를 종합하기 위해, 필드 지질학자인 로우 (Lee)는 1977 년 이래 거의 매년 여름에 남아공이나 서호주에서 언덕보다 더 오래된 암석을 수집하는 데 보냈습니다. 지구에서 가장 오래된 암석 중 일부는 약 32 억에서 35 억 년이되었습니다.
Lowe는“일반적으로 더 멀리 돌아 가면, 뒤틀리고 짜지거나 변형되지 않은 충실한 기록을 찾기가 더 어려워집니다. "우리는 퇴적 기록이있는 한 거의 되돌아보고 있습니다."
암석을 측정하고 매핑 한 후 Lowe는 시료를 스탠포드로 가져와 단면을 잘라서 현미경으로 그 특징을 확인할 수 있습니다. 공동 연구자들은 암석의 역사를 더욱 밝히는 지구 화학 및 동위 원소 분석과 컴퓨터 모델링에 참여합니다.
지질 학적 기록에 따르면 대륙이 섭씨 70도 (158F) 정도로 뜨거울 수있는 초기 대기에서 온실 가스 이산화탄소를 제거한 사례가 있습니다. 이때 지구는 대부분 바다였습니다. 극지방의 얼음 뚜껑을 갖기에는 너무 뜨겁습니다. 낮은 비가 대기 중 이산화탄소와 결합하여 탄산을 생성한다는 가설을 세웠다. 탄산이 해리되어 수소 이온을 형성하여 풍화 광물 구조로 들어 갔으며, 강과 시내로 운반 된 중탄산염은 해양 퇴적물에 석회석 및 기타 광물로 퇴적되었습니다.
시간이 지남에 따라 해양 지각의 큰 석판이 지구 맨틀로 당겨 지거나 전복되었습니다. 이 지각에 갇힌 탄소는 본질적으로 손실되어 6 천만 년 동안 묶여서 광물이 다시 표면으로 재생되거나 화산을 통해 가스가 방출되도록했습니다.
낮은 초기 대기에는 아마도 메탄도 포함되어있을 것이라고 Lowe는 말했다. 그는 기상으로 인해 이산화탄소 수준이 떨어짐에 따라 어느 시점에서 이산화탄소와 메탄의 수준이 거의 같아 졌다고 그는 추측했다. 이로 인해 메탄이 미세 입자로 에어로졸 화되어 오늘날 토성의 달 타이탄 분위기와 유사한 안개가 발생합니다. 이“타이탄 효과”는 27 억 ~ 28 억 년 전에 지구에서 일어났습니다.
Titan Effect는 대기에서 메탄을 제거하고 헤이즈는 빛을 걸러 냈습니다. 둘 다 추가 냉각, 아마도 섭씨 40에서 50 도의 온도 강하를 일으켰습니다. 결국 약 30 억 년 전에 온실이 방금 붕괴되고 Lowe and Tice가 이론화되었으며 지구의 첫 빙하는 29 억 년 전에 발생했을 수 있습니다.
가을 후의 상승
여기서 암석은 이야기의 이상한 왜곡, 즉 온실의 재생을 나타냅니다. 30 억 년 전에 지구는 본질적으로 워터 월드였습니다. 대기에 영향을 줄 식물이나 동물은 없었습니다. 조류조차도 아직 진화하지 않았습니다. 원시 광합성 미생물이 주변에 있었고 메탄 생성과 이산화탄소의 소량 사용에 중요한 역할을했을 수 있습니다.
대륙의 빠른 풍화가 계속되는 한, 탄산염은 해양 지각에 쌓여 Lowe가 "대량의 이산화탄소를 대기로부터 보호하는 큰 저장 시설 ..."이라고 부릅니다.
그러나 이산화탄소가 대기에서 제거되어 암석에 통합되면서 풍화가 느려져 산을 침식시키는 탄산이 적었고 산이 낮아지고있었습니다. 그러나 화산은 여전히 재활용 된 해양 지각으로부터 많은 양의 탄소를 대기 중으로 분출하고있었습니다.
Lowe는“따라서 이산화탄소 수준이 다시 높아집니다. "이것은 절대로 영광스러운 70도 섭씨 수준으로 돌아올 수는 없지만 지구를 다시 따뜻하게하기 위해 올라 갔을 것입니다."
올 여름에 Lowe와 Tice는 약 26-27 억 년 전에이 시간 간격의 온도를 측정하여 지구가 어떻게 더워 지는지 더 잘 알 수 있도록 샘플을 수집 할 것입니다.
새로운 대륙이 형성되어 풍화되어 다시 이산화탄소를 대기 밖으로 배출했습니다. 약 30 억 년 전에 대륙의 지각에서 지구의 현재 지역의 10 ~ 15 %가 형성되었을 것입니다. 25 억 년 전에, 현재 대륙 대륙 지각의 약 50-60 %에 이르는 엄청난 양의 새로운 대륙 지각이 형성되었습니다. 이 두 번째주기 동안, 더 많은 양의 암석의 풍화는 훨씬 더 많은 대기 냉각을 일으켰으며, 약 23 억에서 2 억 2 천 년 전에 엄청난 빙하를 발생시켰다.
Lowe는 지난 몇 백만 년 동안 빙하기 및 빙하기 시대 사이를 오가며 진동 해 왔다고 말합니다. 우리는 지금 간빙기 시대에 있습니다. 그것은 과도기이며, 과학자들은 과거의 자연 과정에 의한 것과 비교하여 최근 역사에서 인간에 의한 지구 기후 변화의 크기를 이해하려고 노력하고 있습니다.
Lowe는“우리는 과거의 기후 변화를 특징 짓는 속도를 크게 초과하는 속도로 시스템을 방해하고 있습니다. 그럼에도 불구하고 오늘날 우리가 이해하려고하는 거의 모든 실험과 거의 모든 변화와 기후 변화가 일어났습니다. 자연은 이러한 실험의 대부분을 이미 수행했습니다. 지질 학적 과거의 고대 기후, 대기 구성 및 지각, 대기, 생활 및 기후의 상호 작용을 분석 할 수 있다면 오늘 일어나고있는 일과 내일 일어날 일을 이해하기위한 첫 단계를 밟을 수 있습니다.”
원본 출처 : Stanford News Release
